基于RT-Linux的聚晶金刚石刀具五轴电火花刃磨数控系统.pdfVIP

第22卷1期 应用基础与工程科学学报 V01．22．No．1 2014 Febinary 2014年2月 OFBASICSCIENCEANDENGINEERING JOURNAL 文章编号：1005-0930(2014)01-0179-010中图分类号：TG661文献标识码：A doi：10．3969／j．issn．10054)930．2014．01．018 基于RT．Linux的聚晶金刚石刀具 五轴电火花刃磨数控系统 史少华1，一， 樊文刚1”， 叶佩青1”， 张 辉1”， 方晨曦1’2 (1．清华大学机械工程系，北京100084；2．清华大学精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室，北京 lOOOs4) 摘要：针对聚晶金刚石刀具特殊加工需求，设计和实现了基于RT·Linux的五轴 电火花刃磨专用数控系统．系统硬件以Pc为上位机，以自主研发的总线式电火 花控制硬件为下位机，软件则将实时任务与非实时任务分开，并放入RT-Linux 不同内核中，以保证系统的实时性．为解决聚晶金刚石刀具加工轨迹不能预先给 出的问题，开发了自适应的刀具形状在线检测模块，实现了基于三次非均匀有理 B样条的加工程序自动生成的功能，设计了根据当前放电参数预测腐蚀量确定 下一周期插补速度的运动控制模块．对两种典型聚晶金刚石刀具进行加工实验， 结果表明系统运行稳定，在50倍放大镜下刀具刃口平滑，外圆径向跳动均在 0．Olmm以内，满足实际生产对质量和精度的要求． 关键词：RT．Linux：聚晶金刚石刀具；五轴；电火花刃磨；数控系统 聚晶金刚石(PolycrystallineDiamond，PCD)刀具具有高硬度、高抗压强度、良好的导热 性及耐磨性，可以在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率．但其高硬度导致去除率 只有硬质合金的万分之一，普通刃磨方式(金刚石砂轮刃磨)效率极低，且砂轮的损耗和 刀具刃磨量基本相同，生产中不管时间还是成本均难以接受．电火花刃磨(Electrical Discharge 木工刀具)的刃磨对这种灵活的刃磨工艺具有巨大需求，因此EDG技术逐渐成为PCD刀 具加工的主要手段． 围绕电火花加工数控系统，国内外专家学者展开了大量的研究．对于电火花数控系统 的体系结构，Yang等…基于开放式数控系统结构，开发了用于线切割的电火花数控系统； 马骏等旧1对电火花JJnT_数控系统进行了多任务划分，提出了系统的多任务划分模型，实 现了系统的多任务调度；周亚军等口1在分析电火花加工工艺和控制功能的基础上，构建 了电火花数控系统的分层体系结构，并自行设计了电火花专用四轴运动控制器．为了保证 1 收稿日期：2013-04-10；修订日期：2013-10-1 (2012M510423)；精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室开放课题基金(PMEC201210) 作者简介：史少华(1989一)，男，博士研究生．E-mail：ssh06@Ⅲ_i18．t8in曲m．edu．cn 通信作者：樊文刚(1985一)，男，博士后．E-mail：wgfan@tainghua．edu．cn 万方数据 应用基础与工程科学学报 电加工的实时性，赵万生等H o在开放式体系结构的基础上，进行了基于实时Linux系统的 念分别处理实时任务和非实时任务；郑君民等M1同样采用RT—Linux解决数控系统的多线 程和实时性的问题，并提出了以软件插补的计算机数字控制为基础的控制方式．为了提高 系统的精度和灵敏度，Shieh等¨1提出了在电火花成型数控系统中采用交叉耦合控制方 机的体系结构，进行了微细电火花加工数控系统的软硬件设计，并开发了可以在线观察和 测量微细电极的图像处理程序；李翔龙等¨刈在数控系统中，通过人工神经网络实现电机 损耗的智能预测和补偿，并用